- Концепт хемијске реакције
- Карактеристике хемијских реакција
- Кинетика
- Конзервирање теста
- Физичке промене и / или промене стања
- Варијација боја
- Испуштање гасова
- Промена температуре
- Делови хемијске реакције
- Реагенси и производи
- Реакциони медији
- Посуде или реактори
- Врсте хемијских реакција
- - смањење оксидације (редок)
- Оксидација бакра
- Гвожђе и кобалт
- Јод и манган
- Изгарање
- - Синтеза
- Јонска једињења
- Координација
- - Распадање
- Класа вулкана
- - Премештај
- Од водоника
- Од метала и халогена
- - формирање гаса
- - Метатеза или двоструко расељавање
- Падавине
- Базна киселина
- Примери хемијских реакција
- премештај
- Неутрализација
- Двоструко померање
- Редок
- Решене вежбе хемијских реакција
- - Вежба 1
- - Вежба 2
- - Вежба 3
- Референце
У хемијске реакције су промене пацијент пати у распореду њихових атома, а када су две супстанце различита једињења или контакт. У процесу настају промене које се могу уочити одмах; попут повећања температуре, хлађења, стварања гасова, бљескања или таложења неке чврсте супстанце.
Најчешће хемијске реакције често пролазе неопажене у свакодневном животу; хиљаде њих се спроводи у нашим телима. Други су, међутим, видљивији јер их можемо направити у кухињи одабиром одговарајућег прибора и састојака; на пример, мешање соде бикарбоне са сирћетом, топљење шећера у води или закисељавање сока од црвеног купуса.
Реакција соде бикарбоне и сирћета је пример понављајуће хемијске реакције у кувању. Извор: Кате Тер Хаар (хттпс://ввв.флицкр.цом/пхотос/катерха/5703151566)
У лабораторијама хемијске реакције постају уобичајеније и чешће; сви се налазе у чашама или у Ерленмајеровим тиквицама. Ако имају нешто заједничко, то је да ниједан од њих није једноставан, јер сакривају сударе, прекиде везе, механизме, формирање веза, енергетски и кинетички аспект.
Постоје хемијске реакције тако упечатљиве да хобисти и научници, познавајући токсикологију реагенса и неке мере безбедности, репродукују их на великим размерама у фасцинантним демонстрацијским догађајима.
Концепт хемијске реакције
Хемијске реакције се дешавају када се прекине веза (јонска или ковалентна), тако да се на њеном месту формира друга; два атома или скуп њих престају снажно да делују како би настали нови молекули. Захваљујући томе могу се утврдити хемијска својства једињења, његова реактивност, стабилност, и на шта он реагује.
Осим што су одговорни за хемијске реакције које материја непрестано трансформише, без утицаја његових атома, они објашњавају настанак једињења онако како их ми познајемо.
За прекид обвезница потребна је енергија, а када се везе формирају, она се ослобађа. Ако је апсорбована енергија већа од оне која се ослобађа, каже се да је реакција ендотермична; имамо хлађење околине. Док ако је ослобођена топлота већа од апсорбоване, то ће бити егзотермна реакција; околина је грејана.
Карактеристике хемијских реакција
Кинетика
Молекули се у теорији морају сударати једни са другима, носећи са собом довољно кинетичке енергије да подстакну прекид везе. Ако су њихови судари спори или неефикасни, хемијска реакција је кинетички погођена. То се може догодити било због физичких стања супстанци, било због геометрије или структуре исте.
Тако се у реакцији материја трансформише апсорбујући или ослобађајући топлоту, истовремено када претрпи сударе који погодују стварању производа; најважније компоненте било које хемијске реакције.
Конзервирање теста
Због закона очувања масе, укупна маса склопа остаје хемијска реакција константна. Стога је збир појединачних маса сваке материје једнак маси добијеног резултата.
Физичке промене и / или промене стања
Појава хемијске реакције може бити праћена променом стања компоненти; то је варијација у чврстом, течном или гасовитом стању материјала.
Међутим, нису све промене стања хемијске реакције. На пример: ако вода испарава због ефекта топлоте, водена пара која настаје након ове промене стања и даље је вода.
Варијација боја
Међу физичким атрибутима који су резултат хемијске реакције истиче се промјена боје реагенса у односу на боју крајњег производа.
Ова појава је приметна када се посматра хемијска реакција метала са кисеоником: када метал оксидира, он мења своју карактеристичну боју (злато или сребро, овисно о случају), како би попримило црвенкасто-наранџасту нијансу, познату и као хрђа.
Испуштање гасова
Ова карактеристика се манифестује попут бубрића или испуштањем одређених мириса.
Опћенито, мјехурићи се појављују као посљедица подвргавања течности високим температурама, што подстиче повећање кинетичке енергије молекула који су дио реакције.
Промена температуре
У случају да је топлота катализатор хемијске реакције, у крајњем производу ће се индуковати промена температуре. Због тога, улаз и излаз топлоте у процесу могу такође бити карактеристика хемијских реакција.
Делови хемијске реакције
Реагенси и производи
Било која хемијска реакција је представљена једначином типа:
А + Б → Ц + Д
Где су А и Б реактанти, док су Ц и Д производи. Једнаџба нам говори да атом или молекул А реагира с Б-ом да настају производи Ц и Д. Ово је неповратна реакција, јер реактанти не могу поново произаћи из продуката. С друге стране, реакција испод је реверзибилна:
А + Б <=> Ц + Д
Важно је нагласити да маса реактаната (А + Б) мора бити једнака маси продуката (Ц + Д). Иначе се тесто не би сачувало. Исто тако, број атома за одређени елемент мора бити исти пре и после стрелице.
Изнад стрелице су назначене неке специфичне карактеристике реакције: температура (Δ), учесталост ултраљубичастог зрачења (хв) или коришћени катализатор.
Реакциони медији
Што се тиче живота и реакција које се дешавају у нашим телима, реакциони медијум је водени (наизменични). Међутим, хемијске реакције се могу одвијати у било ком течном медијуму (етанол, ледена сирћетна киселина, толуен, тетрахидрофуран, итд.) Све док су реагенси добро растворени.
Посуде или реактори
Контролиране хемијске реакције одвијају се у посуди, било да је то обична стаклена посуда или у реактору од нерђајућег челика.
Врсте хемијских реакција
Врсте хемијских реакција заснивају се на ономе што се дешава на молекуларном нивоу; које су везе прекинуте и како се атоми спајају. Исто тако, узима се у обзир да ли врста добија или губи електроне; иако се у већини хемијских реакција то и догађа.
Овде смо објаснили различите врсте хемијских реакција које постоје.
- смањење оксидације (редок)
Оксидација бакра
У примеру патине одвија се оксидациона реакција: метални бакар губи електроне у присуству кисеоника да би се трансформисао у одговарајући оксид.
4Цу (с) + О 2 (г) => Цу 2 О (с)
Бакар (И) оксид наставља да оксидује у бакар (ИИ) оксид:
2Цу 2 О (с) + О 2 => 4ЦуО (с)
Ова врста хемијске реакције код које врсте повећавају или смањују свој број оксидације (или стања) позната је као реакција оксидације и редукције (редокс).
Метални бакар са оксидационим стањем 0 прво губи један електрон, а затим други (оксидује), док кисеоник остаје (смањује се):
Цу => Цу + + е -
Цу + => Цу 2+ + е -
О 2 + 2е - => 2О 2-
Добитак или губитак електрона може се одредити израчунавањем оксидационих бројева атома у хемијским формулама њихових добијених једињења.
За Цу 2 О, познато је зато што је оксид, имамо О 2- ањон , тако да задржи оптужбе неутралисана, сваки од два атома бакра мора имати +1 набој. Веома слично се дешава са ЦуО.
Бакар, када се оксидује, добија позитивне оксидационе бројеве; и кисеоник, који треба да се смањи, негативни оксидациони бројеви.
Гвожђе и кобалт
Додатни примери за редокс реакције су приказани доле. Поред тога, биће направљен кратак коментар и прецизиране су промене оксидационих бројева.
ФеЦл 2 + ЦоЦл 3 => ФеЦл 3 + ЦоЦл 2
Ако се израчунају оксидациони бројеви, приметиће се да они из Цл остају са константном вредношћу -1; није тако, са онима Вере и Цо.
Гвожђе се на први поглед оксидира док се кобалт редукује. Како знаш? Због тога што гвожђе сада не делује са два аниона Цл - већ са три, атом хлора (неутралан) је више негативан од гвожђа и кобалта. С друге стране, с кобалтом се догађа супротно: иде од интеракције са три Цл - до два од њих.
Ако горње резоновање није јасно, онда настављамо са писањем хемијских једначина нето преноса електрона:
Фе 2+ => Фе 3+ + е -
Цо 3+ + е - => Цо 2+
Због тога се Фе 2+ оксидује, док се Цо 3+ редукује.
Јод и манган
6КМнО 4 + 5КИ + 18ХЦл => 6МнЦл 2 + 5КИО 3 + 6КЦл + 9Х 2 О
Горе приказана хемијска једнаџба може изгледати компликовано, али није. Хлор (Цл - ) и кисеоник (О 2- ) доживљавају добитак или губитак својих електрона. Јод и манган, да.
Узимајући у обзир само једињења јода и мангана, имамо:
КИ => КИО 3 (оксидациони број: -1 до +5, губи шест електрона)
КМнО 4 => МнЦл 2 (оксидациони број: +7 до +2, добија пет електрона)
Јод се оксидује, док се манган редукује. Како знати без израчунавања? Зато што јод прелази из калијума у интеракцију са три кисеоника (више негативних); а манган, са своје стране, губи интеракцију са кисеоником да би био са хлором (мање електронегативан).
КИ не може изгубити шест електрона ако КМнО 4 добије пет; зато се у једнаџби мора уравнотежити број електрона:
5 (КИ => КИО 3 + 6е - )
6 (КМнО 4 + 5е - => МнЦл 2 )
Што резултира нето пријеносом од 30 електрона.
Изгарање
Сагоревање је снажна и енергична оксидација у којој се ослобађају светлост и топлота. Опћенито, у овој врсти хемијске реакције кисик судјелује као оксидирајуће или оксидацијско средство; док је редукционо средство гориво, које сагорева на крају дана.
Тамо где има пепела, било је и сагоревање. Они су у основи састављени од угљених и металних оксида; иако његов састав логично зависи од горива. Испод је неколико примера:
Ц (с) + О 2 (г) => ЦО 2 (г)
2ЦО (г) + О 2 (г) => 2ЦО 2 (г)
Ц 3 Х 8 (г) + 5О 2 (г) => 3ЦО 2 (г) + 4Х 2 О (г)
Свака од ових једначина одговара потпуном сагоревању; то јест, све гориво реагује са вишком кисеоника, што гарантује његову потпуну трансформацију.
Такође, треба напоменути да ЦО 2 и Х 2 О су главни гасовити производи када угљеничне тела сагоревају (као што су дрво, угљоводоници и животињских ткива). Неизбежно је да се формира неки угљен-алотроп, због недовољног добијања кисеоника, као и мање гасова са кисеоником, као што су ЦО и НО.
- Синтеза
Графички приказ реакције синтезе. Извор: Габриел Боливар.
Слика изнад приказује изузетно једноставан приказ. Сваки троугао је једињење или атом, који се придружују и формирају јединствено једињење; два троугла чине паралелограм. Маса се повећава, а физичка и хемијска својства производа су много пута различита од оних његових реагенса.
На пример, сагоревање водоника (што је такође редокс реакција) ствара водоник оксид или хидрид кисеоника; познатија као вода:
Х 2 (г) + О 2 (г) => 2Х 2 О (г)
Када се оба гаса мешају, на високој температури сагоревају стварајући гасовиту воду. Како се температуре хладе, испарења се кондензују да би добила течну воду. Неколико аутора сматра ову реакцију синтезе као једну од могућих алтернатива за замену фосилних горива у добијању енергије.
Везе ХХ и О = О се прекидају да би формирале две нове појединачне везе: ХОХ. Вода је, као што је познато, јединствена супстанца (мимо романтичног смисла), а њена својства су прилично различита од гасовитог водоника и кисеоника.
Јонска једињења
Формирање јонских једињења из њихових елемената такође је пример реакције синтезе. Једна од најједноставнијих је стварање металних халогенида група 1 и 2. На пример, синтеза калцијумовог бромида:
Ца (с) + Бр 2 (л) => ЦаБр 2 (с)
Општа једначина за ову врсту синтезе је:
М (с) + Кс 2 => МКС 2 (с)
Координација
Када настало једињење садржи метални атом унутар електронске геометрије, онда се каже да је то комплекс. У комплексима метали остају везани за лиганде слабим ковалентним везама, а настају координационим реакцијама.
На пример, имате комплекс 3+ . Ово настаје када ЦР 3+ катјон је у присуству молекула амонијака, НХ 3 , која делују као лиганди хромних:
Цр 3+ + 6НХ 3 => 3+
Добијени координациони октаедар око метала хрома приказан је доле:
Котациони октаедар за комплекс. Извор: Габриел Боливар.
Имајте на уму да набој хрома од 3+ није неутрализован у комплексу. Њена боја је љубичаста и зато је октаедар представљен том бојом.
Неки комплекси су занимљивији, као у случају одређених ензима који координирају атоме гвожђа, цинка и калцијума.
- Распадање
Разградња је супротна синтези: једињење се распада на један, два или три елемента или једињења.
На пример, имамо следеће три декомпозиције:
2ХгО (с) => 2ХГ (л) + О 2 (г)
2Х 2 О 2 (л) => 2Х 2 О (л) + О 2 (г)
Х 2 ЦО 3 (ак) => ЦО 2 (г) + Х 2 О (л)
ХгО је црвенкаста чврста супстанца која се под дејством топлоте разлаже у металну живу, црну течност и кисеоник.
Водоник пероксид или водоник пероксид подлежу разградњи, дајући течну воду и кисеоник.
А угљенска киселина се са свог дела разграђује у угљен диоксид и течну воду.
"Суже" распадање је претрпљено металним карбонатима:
ЦаЦО 3 (с) => ЦаО (с) + ЦО 2 (г)
Класа вулкана
Паљење вулкана са амонијум дихроматом. Извор: Наталиа
Декомпозиција реакција која је коришћена у хемијској класама је термичко разлагање амонијум дихромат, (НХ 4 ) 2 Кр 2 О 7 . Ова канцерогени оранге со (тако да се мора руковати са великом пажњом), сагорева да ослободи много топлоте и произвести зелену чврсту, хромне оксид, Цр 2 О 3 :
(НХ 4 ) 2 Кр 2 О 7 (с) => Цр 2 О 3 (с) + 4Х 2 О (г) + Н 2 (г)
- Премештај
Графички приказ реакције помака. Извор: Габриел Боливар.
Реакције премјештања су врста редокс реакције у којој један елемент замјењује други у једињењу. Помакнути елемент завршава смањењем или добијањем електрона.
Да бисте поједноставили горе наведено, приказана је горња слика. Кругови представљају елемент. Примећено је да липо зелени круг помера плави, остајући са спољашње стране; али не само то, већ се плави круг смањује током процеса, а креча зелени оксидира.
Од водоника
На пример, имамо следеће хемијске једначине да бисмо открили горе објашњено:
2АЛ (с) + 6ХЦл (ак) => АлЦл 3 (ак) + 3 Х 2 (г)
Зр (с) + 2Х 2 О (г) => ЗрО 2 (с) + 2Х 2 (г)
Зн (с) + Х 2 СО 4 (ак) => ЗнСО 4 (ак) + Х 2 (г)
Шта је расељени елемент ове три хемијске реакције? Водоник, који се редукује до молекуларног водоника, Х 2 ; иде од оксидационог броја од +1 до 0. Имајте на уму да метали алуминијум, цирконијум и цинк могу заменити водонике киселина и воде; док бакар, ни сребро ни злато, не могу.
Од метала и халогена
Исто тако, постоје ове две додатне реакције премештања:
Зн (с) + ЦуСО 4 (ак) => Цу (с) + ЗнСО 4 (ак)
Цл 2 (г) + 2НаИ (ак) => 2НаЦл (ак) + И 2 (а)
У првој реакцији цинк избацује мање активни бакар метала; цинк оксидира док се бакар смањује.
У другој реакцији, хлор, елемент који је више реактиван од јода, замењује га у натријумову со. Ево обрнуто: најактивнији елемент се смањује оксидацијом расељеног елемента; према томе, хлор се смањује оксидацијом јода.
- формирање гаса
У реакцијама се могло видети да неколико њих ствара гасове, па према томе улазе и у ову врсту хемијске реакције. Слично томе, реакције претходног одељка, премештање водоника активним металом, сматрају се реакцијама стварања гасова.
Поред већ поменутих, на пример, метални сулфиди ослобађају водоник сулфид (који мирише на трула јаја) када се дода хлороводонична киселина:
На 2 С (с) + 2ХЦл (ак) => 2НаЦл (ак) + Х 2 С (г)
- Метатеза или двоструко расељавање
Графички приказ реакције двоструког помака. Извор: Габриел Боливар.
У метатези или реакцији двоструког померања, долази до промене партнера без преноса електрона; то јест, не сматра се редокс реакцијом. Као што се може видети на горњој слици, зелени круг прекида везу са тамноплавим како би се повезао са светло плавим кругом.
Падавине
Када су интеракције једног од партнера довољно јаке да савладају ефекат отапања течности, добије се талог. Следеће хемијске једнаџбе представљају реакције падавина:
АгНО 3 (ак) + НаЦл (ак) => АгЦл (и) + НаНО 3 (ак)
ЦаЦл 2 (ак) + На 2 ЦО 3 (ак) => ЦаЦО 3 (с) + 2НаЦл (ак)
У првој реакцији, Цл - истискује НО 3 - да се формира сребро хлорид, АгЦл, што је бели талог. И у другој реакцији, ЦО 3 2- потискује Цл - да исталожи калцијум карбонат.
Базна киселина
Можда најизразитија реакција метатезе је реакција неутрализације киселине и базе. Коначно, две реакције на бази киселине приказане су као примери:
ХЦл (ак) + НаОХ (ак) => НаЦл (ак) + Х 2 О (л)
2ХЦл (ак) + Ба (ОХ) 2 (ак) => БАЦИ 2 (ак) + 2Х 2 О (л)
ОХ - потискује Цл - да формира воде и хлоридне соли.
Примери хемијских реакција
Испод и испод биће поменуте неке хемијске реакције са њиховим једначинама и коментарима.
премештај
Зн (с) + АгНО 3 (ак) → 2Аг (с) + Зн (НО 3 ) 2 (ак)
Цинк замењује сребро у својој нитратној соли: смањује га из Аг + у Аг. Као резултат тога, метално сребро почиње да се таложи у медијуму, посматрано под микроскопом као сребрнасто дрвеће без лишћа. С друге стране, нитрат се комбинује са резултујућим ионима Зн 2+ и формира цинк нитрат.
Неутрализација
ЦаЦО 3 (с) + 2ХЦл (ак) → ЦаЦл 2 (ак) + Х 2 О (л) + ЦО 2 (г)
Хлороводонична киселина неутралише калцијумову карбонатну со, стварајући со, калцијум хлорид, воду и угљен диоксид. ЦО 2 отпухује и открива се у води. Ово мехуриће се такође добија додавањем ХЦл у креду или љуске јаја, богате ЦаЦО 3 .
НХ 3 (г) + ХЦл (г) → НХ 4 Цл
У овој другој реакцији, паре ХЦл неутралишу гасовити амонијак. Амонијум-хлоридна со, НХ 4 Цл, формира се као беличасти дим (доња слика), јер садржи веома ситне честице суспендоване у ваздуху.
Реакција стварања амонијум-хлорида. Извор: Адам Редзиковски
Двоструко померање
АгНО 3 (ак) + НаЦл (ак) → АгЦл (с) + НаНО 3 (ак)
У реакцији двоструког расељавања долази до размене „партнера“. Сребро мења партнере са натријумом. Резултат тога је да се нова со, сребрни хлорид, АгЦл, таложи као млечна чврста супстанца.
Редок
Топлина, звук и плава светлост ослобађају се у хемијској реакцији Баркинг Дог-а. Извор: Максим Биловитски преко Википедије.
Безброј је редокс реакција. Једна од најимпресивнијих је она Баркин Дог:
8 Н 2 О (г) + 4 ЦС 2 (л) → С 8 (а) + 4 ЦО 2 (г) + 8 Н 2 (г)
Толико енергије се ослобађа када се формирају три стабилне производе, да се плавичасто блиц је произведена (горњи слику) и као велики пораст притиска изазваног гасова (ЦО 2 и Н 2 ).
Такође, све то прати веома гласан звук сличан лајању пса. Сумпор производи, С 8 , цоатс унутрашњи зидови цеви у жуто.
Које врсте се смањују, а које оксидирају? Као опште правило, елементи имају оксидацију број 0. Стога сумпор и азот у производима морају бити врсте које су стекле или изгубиле електроне.
Сумпора оксидован (изгубљене електроне), јер је имала оксидацију број -2 ин ЦС 2 (Ц 4+ С 2 2- ):
С 2- → С 0 + 2е -
Док је азот смањена (стечено електроне), јер је морао оксидацију број +1 у Н 2 О (Н 2 + О 2 ):
2Н + + 2е → Н 0
Решене вежбе хемијских реакција
- Вежба 1
Која со се таложи у следећој реакцији у воденом медијуму?
На 2 С (ак) + ФеСО 4 (ак) → ¿?
По правилу, сви сулфиди, са изузетком оних који се формирају уз алкалне метале и амонијум, таложе се у воденом медијуму. Постоји двоструко премештање: гвожђе се везује за сумпор, а натријум сулфат:
На 2 С (ак) + Фесо 4 (ак) → Фес (с) + На 2 СО 4 (ак)
- Вежба 2
Које ћемо производе добити из следеће реакције?
Цу (НО 3 ) 2 + Ца (ОХ) 2 → ¿?
Калцијум хидроксид није веома растворљив у води; али додавање бакар-нитрата помаже да се он солубилизира јер реагује и формира његов одговарајући хидроксид:
Цу (НО 3 ) 2 (ак) + Ца (ОХ) 2 (ак) → Цу (ОХ) 2 (с) + Ца (НО 3 ) 2 (ак)
Цу (ОХ) 2 је одмах препознатљив као плави талог.
- Вежба 3
Која ће се сол добити у следећој реакцији неутрализације?
Ал (ОХ) 3 (с) + 3ХЦл (ак) →?
Алуминијум хидроксид се понаша попут базе реакцијом са хлороводоничном киселином. У реакцији неутрализације киселине на бази киселине (Бронстед-Ловри) вода се увек формира, тако да други производ мора бити алуминијум хлорид, АлЦл 3 :
Ал (ОХ) 3 (с) + 3ХЦл (ак) → АлЦл 3 (ак) + 3Х 2 О
Овог пута, АлЦл 3 се не таложи, јер је со (у одређеној мери) растворљива у води.
Референце
- Вхиттен, Давис, Пецк и Станлеи. (2008). Хемија (8. изд.). ЦЕНГАГЕ Учење.
- Схивер & Аткинс. (2008). Неорганска хемија . (Четврто издање). Мц Грав Хилл.
- Ана Зита. (18. новембра 2019). Хемијске реакције. Опоравак од: тодаматериа.цом
- Касхиап Виас. (23. јануара 2018.). 19 Цоол хемијских реакција које доказују да је наука фасцинантна. Опоравило од: занимљивоинжињеринг.цом
- БеаутифулЦхемистри.нет (нд). Реакција. Опоравак од: беаутифулцхемистри.нет
- Википедиа. (2019). Хемијска реакција. Опоравак од: ен.википедиа.орг